龐之浩 全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家

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2022年是中國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)建66周年。66年來(lái)，我國(guó)航天科技在黨的領(lǐng)導(dǎo)下克服了重重困難，在多個(gè)航天領(lǐng)域取得了舉世矚目的輝煌成就。尤其是2021年我國(guó)航天科技大放異彩。例如，開始建造夢(mèng)寐以求的大型多艙段載人空間站，陸續(xù)發(fā)射了天和核心艙和神舟-12、神舟-13載人飛船，以及天舟-2、天舟-3貨運(yùn)飛船；用天問(wèn)-1火星探測(cè)器在世界上首次實(shí)現(xiàn)了通過(guò)一次發(fā)射完成繞、落、巡三項(xiàng)任務(wù)的壯舉；運(yùn)載火箭也創(chuàng)造了一年發(fā)射50枚以上的新紀(jì)錄，等等。下面，我就從運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、載人航天和空間探測(cè)四個(gè)方面，簡(jiǎn)要介紹中國(guó)航天科技的發(fā)展與成就。

一、長(zhǎng)征火箭搭天梯

2021年12月14日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心進(jìn)行了長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭第401次發(fā)射。此外，截至12月14日，我國(guó)在2021年已進(jìn)行了50次運(yùn)載火箭發(fā)射，不僅創(chuàng)造了我國(guó)運(yùn)載火箭年度發(fā)射次數(shù)新高，而且有望繼2018年之后再次居全球各國(guó)運(yùn)載火箭年度發(fā)射次數(shù)第一。

雖然我國(guó)還發(fā)射過(guò)風(fēng)暴、開拓者、快舟、雙曲線和谷神星等其他型號(hào)的運(yùn)載火箭，但無(wú)論在運(yùn)載能力、發(fā)射數(shù)量，還是在型號(hào)種類、入軌精度等諸多方面都與長(zhǎng)征火箭無(wú)法比擬。因此，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭是我國(guó)運(yùn)載火箭中的絕對(duì)主力，名副其實(shí)的“國(guó)家隊(duì)”，為中國(guó)航天的飛速發(fā)展立下了汗馬功勞。

（一）鑄就輝煌

幾十年來(lái)，通過(guò)我國(guó)幾代火箭人的不懈努力，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭走過(guò)了從常溫推進(jìn)到低溫推進(jìn)、從串聯(lián)到并聯(lián)、從低軌到高軌、從“一箭一星”到“一箭多星”、從發(fā)射人造地球衛(wèi)星到發(fā)射載人航天器和空間探測(cè)器、從陸射到海射等非凡的技術(shù)歷程，現(xiàn)已具備了發(fā)射低中高不同軌道、不同類型載荷的運(yùn)載能力，在推力、成功率、發(fā)射頻度、入軌精度和適應(yīng)能力等方面均達(dá)到了世界一流火箭的水平。

長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)第一個(gè)100次發(fā)射用時(shí)37年；實(shí)現(xiàn)第二個(gè)100次發(fā)射用時(shí)7年多；實(shí)現(xiàn)第三個(gè)100次發(fā)射用時(shí)4年多；實(shí)現(xiàn)第四個(gè)100次發(fā)射僅用時(shí)2年多,充分體現(xiàn)了中國(guó)速度、中國(guó)高度、中國(guó)力量、中國(guó)智慧。

自1970年至今，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭已先后有19型基礎(chǔ)級(jí)火箭和5型上面級(jí)投入使用，實(shí)施了我國(guó)92.1%的航天發(fā)射任務(wù)，先后將700余個(gè)航天器送入太空，發(fā)射成功率為96.25%。

我國(guó)早期的長(zhǎng)征運(yùn)載火箭是從彈道導(dǎo)彈改進(jìn)而來(lái)的，大約研制和發(fā)射了13種型號(hào)。后來(lái)，面對(duì)不斷增長(zhǎng)的空間資源開發(fā)需求以及日益激烈的商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)，我國(guó)又在不斷改進(jìn)原有火箭的同時(shí)，開發(fā)出了6種型號(hào)的新一代大型、中型和小型運(yùn)載火箭。

新一代運(yùn)載火箭以可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等為主要設(shè)計(jì)原則，采用無(wú)毒環(huán)保、價(jià)格便宜、比沖較高的液氫/液氧或液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)以及大直徑、少級(jí)數(shù)等方案，通過(guò)模塊化、組合化和系列化方式，成倍地提高了運(yùn)載能力，降低了成本，提高了發(fā)射成功率。未來(lái)，我國(guó)還將研制發(fā)射智慧運(yùn)載火箭、可重復(fù)使用運(yùn)載火箭、新一代載人運(yùn)載火箭和重型運(yùn)載火箭等更先進(jìn)的運(yùn)載火箭。

（二）老當(dāng)益壯

我國(guó)目前仍在使用的長(zhǎng)征-2、長(zhǎng)征-3、長(zhǎng)征-4等系列運(yùn)載火箭，是從彈道導(dǎo)彈改進(jìn)而來(lái)的。它們分別用于發(fā)射近地軌道、高軌道和極軌道航天器。

1.近地軌道系列

1970年4月24日，我國(guó)第一枚運(yùn)載火箭長(zhǎng)征-1成功發(fā)射了我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅-1。該衛(wèi)星的重量比前面4個(gè)國(guó)家發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星重量加起來(lái)的總重還重，奠定了長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭發(fā)展的基礎(chǔ)。

長(zhǎng)征-2子系列運(yùn)載火箭主要用于在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射各種近地軌道航天器，采用兩級(jí)型或兩級(jí)半型（并聯(lián)的助推器算半級(jí)）。我國(guó)先后投入使用長(zhǎng)征-2、2C、2D、2E、2F等，都采用偏二甲肼/四氧化二氮的常溫推進(jìn)劑。

目前仍在使用的長(zhǎng)征-2C是長(zhǎng)征-2的改進(jìn)型，采用了大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，箭體加長(zhǎng)，近地軌道運(yùn)載能力增加到4.1噸，可靠性也大大提高，是此后不少長(zhǎng)征子系列運(yùn)載火箭發(fā)展的基礎(chǔ)，主要用于發(fā)射近地軌道衛(wèi)星，成功率很高，被授予“全國(guó)質(zhì)量金質(zhì)獎(jiǎng)”。

現(xiàn)役的長(zhǎng)征-2D是在長(zhǎng)征-2的基礎(chǔ)上采取增加推進(jìn)劑加注量的方法增大起飛推力，近地軌道運(yùn)載能力為3.7噸。

采用兩級(jí)半型的長(zhǎng)征-2F火箭是我國(guó)第一種載人運(yùn)載火箭，1999年首發(fā)成功，目前仍在使用。它發(fā)射載人飛船狀態(tài)時(shí)的近地軌道運(yùn)載能力為8.1噸，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)時(shí)的近地軌道運(yùn)載能力為8.6噸，現(xiàn)已成功發(fā)射了13艘神舟系列飛船和2座天宮空間實(shí)驗(yàn)室。長(zhǎng)征-2F火箭廣泛采用了冗余設(shè)計(jì)，提高了元器件等級(jí)和篩選標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)也加強(qiáng)了可靠性設(shè)計(jì)，并增加了故障檢測(cè)處理和逃逸系統(tǒng)，使火箭的可靠性達(dá)到98%。其頂部裝有一個(gè)類似避雷針的逃逸塔，可使航天員的安全性達(dá)到0.99996。也就是說(shuō)，該火箭平均發(fā)射10萬(wàn)次才可能有4次逃逸失敗。

2.高軌道系列

我國(guó)先后研制的長(zhǎng)征-3、3A、3B、3C為三級(jí)型或三級(jí)半型運(yùn)載火箭，主要用于在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射各種中高軌道航天器。它們的共同之處為，都是三級(jí)液體火箭，其中的第一二級(jí)采用常溫推進(jìn)劑，第三級(jí)都采用了液氧/液氫低溫推進(jìn)劑，并且可以多次啟動(dòng)，能將有效載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道，但運(yùn)載能力各不相同。

1994年，長(zhǎng)征-3A火箭首射成功。它是在長(zhǎng)征-3的基礎(chǔ)上，采用了經(jīng)改進(jìn)的第三級(jí)低溫發(fā)動(dòng)機(jī)，并攻克了數(shù)字化小型控制系統(tǒng)等四大關(guān)鍵技術(shù)，可將2.6噸有效載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。它曾多次發(fā)射采用東方紅-3衛(wèi)星平臺(tái)的人造地球衛(wèi)星，包括嫦蛾-1月球探測(cè)器等。

此后研制發(fā)射的長(zhǎng)征-3B，是在長(zhǎng)征-3A的第一級(jí)捆綁了4個(gè)助推器，使地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力提高到5.5噸，于1997年首射成功，是目前我國(guó)發(fā)射高軌道航天器的主力火箭。它已成功發(fā)射過(guò)多顆國(guó)內(nèi)外通信衛(wèi)星，還把不少導(dǎo)航衛(wèi)星和月球探測(cè)器送入太空。

長(zhǎng)征-3C是在長(zhǎng)征-3A火箭的第一級(jí)捆綁有2個(gè)助推器，從而成為我國(guó)第1種非全對(duì)稱火箭，其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力介于長(zhǎng)征-3A（2.6噸）和長(zhǎng)征-3B（5.5噸）之間，為3.8噸，填補(bǔ)了我國(guó)高軌道運(yùn)載能力的空白，真正形成了火箭運(yùn)載能力系列化，2008年開始使用。

3.極地軌道系列

我國(guó)研制發(fā)射的長(zhǎng)征-4子系列極地軌道運(yùn)載火箭都是三級(jí)常溫運(yùn)載火箭，主要用于在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射各種極地軌道衛(wèi)星，1988年長(zhǎng)征-4首次發(fā)射成功。之后，長(zhǎng)征-4A的極軌衛(wèi)星運(yùn)載能力1.5噸；長(zhǎng)征-4B達(dá)到1.9噸；長(zhǎng)征-4C更是達(dá)到 2.8噸，且其第三級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有二次啟動(dòng)能力。它們的各級(jí)都采用四氧化二氮和偏二甲肼作推進(jìn)劑，已發(fā)射多顆陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星等極軌道遙感衛(wèi)星。